Světová energetická bilance (Spotřeba energie a zdroje energie ve světě)

1. Světová energetická bilance(Spotřeba energie a zdroje energie ve světě) Doc. RNDr. Petr Sládek, CSc. Katedra fyziky Pedagogická fakulta Masarykova univerzita Brno Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

2. Úvod Aktuální témata týkající se • obnovitelných zdrojů energie, • úsporenergie, • ochrany před radioaktivním zářením a bezpečnostních pravidel jaderných elektráren • odrážejí chování lidské společnosti (současné i budoucí) • Jako primární se pak jeví otázka spotřeby energie a dostupných zdrojů energie. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

3. Při současném nárůstu kolem 2,5 % roční spotřeby energie, bude lidstvo potřebovat v r. 2030 až 2/3 více energie • ČR je současný významný exportér elektřiny - pokud u nás spotřeba energie naroste – bude potřeba nové bloky JETE nebo postačí budovat obnovitelné zdroje ? • Přednáška uvádí přehled současného stavu hospodaření s energií ve světě, zejména v zemích střední a východní Evropy (CEEC), v zemích Evropské unie (EU) a plánovanými výhledy do budoucna. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

4. Produkce elektřiny a tepla bývá často diskutována jenom z technologického hlediska, ale přitom je potřeba brát v úvahu i otázky - ekonomické - politické - sociálnívše musí být vnímáno jako jeden komplex. • Např. cena za roční otop RD v ČR • 12.000 Kč uhlí (ale jsou zvýšeny emise) • 20.000 Kč zemní plyn (říjen 2000). Krize na Blízkém východě  růst cen ropy a zemního plynu , vývoj kursu $, € • Mírný pokles ceny elektřiny po spuštění JETE, dnes otop elektřinou (akumulačními kamny) blízký otopu plynem Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

5. Statistické studie jako např. Key World Energy Statistics 2005 (IEA) ukazují, že trvale udržitelný rozvoj je možné zajistit jen harmonickým vyvážením tří pilířů 3E, které zásadním způsobem ovlivňují a jsou ovlivňovány lidskou činností: • Ekonomika (a z ní vyplývající potřeba energie) • Energetika (dostupnost zdrojů) • Ekologie (vliv těžby surovin, a výroby a spotřeby energie na životní prostředí). Je jednoznačně prokázáno, že ekonomický růst je doprovázen růstem spotřeby primární a především elektrické energie (i přes úsporná energetická opatření), a uspokojování rostoucích energetických potřeb přináší nevratné zásahy do životního prostředí. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

6. Tři hlavní oblasti spotřeby energie • Výroba tepla (topení + potřeba tepla v průmyslu) • Výroba elektřiny • Doprava (přímá spotřeba paliva) • Nejlepší cestou je však hledání možností úspor energie. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

7. V současné době žije na Zemi více než 6,3 miliard obyvatel s průměrným ročním přírůstkem 1,3%. • Každých 12 let se počet obyvatel zvyšuje o 1 miliardu. 79% světové populace žije v méně vyvinutých zemích (Asie, Afrika, Latinská Amerika). Přírůstek této populace je 1,6% ročně, až polovina obyvatel v méně vyvinutých zemích je mladší 15 let, • zvyšující se lékařská a sociální péče vede k prodlužování života, dochází k vyšší migraci obyvatelstva do městských aglomerací s vyšší spotřebou energie. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

8. Přesto dosud: • nejméně 2 miliardy této populace nemá přístup k elektřině • 1,3 miliardy nemá přístup k nezávadné pitné vodě • 2,4 miliardy používá biomasu pro vaření a vytápění • 2,5 miliardy lidí zde žije za méně než 2US$/den. Těchto 79% světové populace se zatím podílí na spotřebě energie jen 35%. Je zřejmé, že nastartovaný ekonomický růst v takových regionech jako je Čína (růst HDP 6% ročně) přinese i zvýšené energetické potřeby (současný roční nárůst spotřeby elektrické energie 8-10%). Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

9. Otázkou ovšem zůstává, kam se budou ubírat ceny vyráběné elektrické energie s ohledem na současné výkyvy cen surovin a spolehlivost dodávek fosilních paliv. • I přes vysoké investiční náklady na výstavbu jaderné elektrárny (60% pro jádro, 25% pro uhlí, 15% pro plyn), jsou vzhledem k velmi nízkým palivovým nákladům (10% pro jádro, 45% pro uhlí, 80% pro plyn) celkové výrobní náklady elektrické energie v jaderné elektrárně velmi konkurenceschopné a v mnoha zemích i nejnižší (např. USA, ČR). • Navíc světové ceny uranu zůstávají dlouhodobě na nízké a stabilní úrovni. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

10. Emise CO2 • S velkým znepokojením je očekáváno, že světové emise CO2 ze spalování fosilních paliv vzrostou • z 21Gt (gigatun) CO2/rok v r. 1990 na 45 Gt CO2/rok v r. 2030. • Současná jaderná energetika "šetří" životní prostředí eliminací asi 2,4 Gt CO2/rok. • 1Gt = 1 gigatuna = 109tun Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

11. Uhelná elektrárna o ekvivalentním výkonu 1000 MWe spotřebuje ročně 2–6 miliónů tun paliva (podle typu uhlí) a vyprodukuje 6.500.000 tun CO2 (960 t CO2/GWh). • Analogická plynová elektrárna spotřebuje ročně 2-3 miliardy m3 plynu a produkuje 480 t CO2/GWh. • Olejová elektrárna stejného výkonu spotřebuje ročně 1.500.000 tun topného oleje a produkuje 730 t CO2/GWh. • [1] 1MWe = 1 megawatt = 106W vyrobené energie ve formě elektřiny Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

12. Elektrárna na spalování biomasy o stejném výkonu by představovala zábor půdy pro pěstování biomasy na rozloze 6.000 km2 • Větrná elektrárna by zabrala 100 km2 a sluneční 50 km2. • Naproti tomu bezemisní jaderná elektrárna o výkonu 1000 MWe spotřebuje ročně jen 35 t paliva a zabírá rozlohu několika km2. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

13. Při rozhodování o nejnovějším evropském jaderném projektu - novém 5. finském energetickém bloku dospěl investor ve svých analýzách při výběru zdroje k následujícím výrobním nákladům pro různé typy elektráren: • jaderná 2,4 €centech/kWh • uhelná 3,2 €centech/kWh • plynová 3,2 €centech/kWh • biomasa 4,0 €centech/kWh • větrná 5,0 €centech/kWh Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

14. Přitom úsporná opatření (především snižování energetické náročnosti při výrobě a spotřebě energie) v průmyslově vyspělých zemích povedou ke snížení podílu těchto zemí na emisích ze 70% v r. 1990 na 42% v r. 2030. Naopak extrémní absolutní nárůst je očekáván v rozvojových zemích, především Číně a Indii. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

15. Energie a elektřina po sektorech EU 1997 Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

16. Energetická náročnost (Energie / HDP) po sektorech - svět Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

17. Trendy světového vývoje trhu s energií • Konečná potřeba energie byla určována zejména dopravou a terciální-domácnostní sférou. • Potenciál pro další potřebu energie je obrovský zejména v rozvojových zemích. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

18. Palivový koš se změnil ve prospěch zemního plynu, ale ropné produkty stále zůstaly dominantní složkou. • ZeměOECD zvýšily svůj podíl na světové produkci energie. • Světové emise CO2 vzrostly o 8% od roku 1990. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

19. Jednotky (základní) • Joule (J) - systém SI • Kalorie (cal) ohřev 1g vody o 1°C z 14,5 na 15,5°C kcal – 1 kg 1 kcal = 4186 J • Kilowatthodina (kWh) 1 kWh = 3 600 000 J = 3,6 . 106J Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

20. Britský systém (lb, °F) • Britská tepelná jednotka (Btu) 1 Btu = 1055 J Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

21. Jednotky makroekonomiky • Exajoule (EJ) Terajoule 1 EJ = 1018 J 1TJ = 1012 J • Gigawatthodina (GWh) 1 GWh = 3,6 x 1012 J = 3,6 TJ • Tuna ekvivalentu ropy (toe) 1 toe = 1,07x1010 cal = 0,447 TJ • Tuna ekv. uhlí, ekv. ft3 plyn Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

22. Převodní tabulka Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

23. TPES (total primary energy supply) celkové primární zdroje energie • Combustible renwable & waste biomasa+bioplyn + spalovny odpadu • TFC (total final consumption) celková spotřeba koncových uživatelů • International marine bunkers množství „ukryté“ enrgie v tankerech plujících pod různými vlajkami Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

24. Primární energetické zdroje Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

25. Primární energetické zdroje - koláč Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

26. Dělení na regiony • OECD • Non-OECD Evropa • Země býv. Sov. svazu (kontinuita dat) • Afrika • Asie • Čína • Střední východ • Latinská Amerika Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

27. Regiony - OECD organizace pro ekonomickou spolupráci a rozvoj • Rakousko, Belgie, Kanada, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Německo, Řecko, Maďarsko, Island, Irsko, Itálie, Lucembursko, Norsko, Nizozemí, Polsko, Portugalsko, Slovensko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie • Austrálie,Kanada, Japonsko, Korea, Mexiko, Nový Zéland, Turecko, USA. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

28. Non – OECD Evropa • Albánia, Bosna a Hercegovina, Bulharsko,Chorvatsko, Kypr, Gibraltar, Malta, dřívější Makedonie (FYROM), Rumunsko, Srbsko a Černá Hor, Slovinsko. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

29. Dřívější země Sov. svazu • Arménie, Ázerbajdžán, Gruzie, Kazachstán,Kyrgyzie, Tádžikistán, Turkmenistán, Uzbekistán • Estonsko,Litva, Lotyšsko • Bělorusko, Moldávie, Rusko, Ukrajina Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

30. Dělení podle regionů - zdroje Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

31. Dělení podle regionů - zdroje - koláč Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

32. Produkce surové ropy Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

33. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

34. Produkce plynu Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

35. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

36. Produkce uhlí Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

37. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

38. Produkce z jádra Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

39. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

40. Produkce z vodních děl Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

41. Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

42. Výroba elektřiny podle zdrojů Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

43. Výroba elektřiny podle zdrojů - koláč Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

44. Výroba elektřiny podle oblastí Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

45. Producenti, exportéři, importéři elektřiny Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

46. Konečná spotřeba energie -uživatelé (např. elektřina, otop uhlím, plynem, spotřeba ropy pro chem.) Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

47. Konečná spotřeba energie - koláč (např.elektřina, otop uhlím, plynem, spotřeba ropy pro chem.) - koláč Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

48. Konečná spotřeba energie podle regionů Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

49. Konečná spotřeba energie podle regionů - koláč Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno

50. Konečná spotřeba uhlí po sektorech Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KF PdF MU Brno